Геоморфологический этап и трансгрессии на Русской платформе

Дифференциация тектонических движений и перестройка структурного плана. В течение четвертого геотектонического этапа, названного И. П. Герасимовым и Ю. А. Мещеряковым (1964) геоморфологическим этапом в развитии Земли, резко возросла дифференциация тектонических движений. Наиболее сильно проявились они на юге и юго-востоке Русской платформы и ее складчатом обрамлении. С начала мезозоя происходила перестройка структурного плана Русской платформы. На юго-востоке ее возросла роль движений меридионального направления, особенно в поздней юре.

Мезозойские трансгрессии и формирование отложений. Мезозойские моря трансгрессировали на Русскую платформу с юго-востока и севера. В ранней юре в бассейнах рек Белой и Волги были сформированы обширные аллювиальные равнины. В начале средней юры батское море, распространившись по территории Прикаспийской синеклизы, проникло на север в пределы Волжского прогиба (по Н. С. Шатскому, наложенной синеклизы), затопив юго-западный склон Токмовского свода до широты г. Арзамаса. Одновременно возник залив в Днепровско-Донецкой впадине. Постепенно распространяясь отсюда на север, донецкое море слилось с волжским, образовав единый морской бассейн, береговая линия которого располагалась в батском веке на широте Тула — Казань.

Наступление моря осуществлялось прежде всего по речным долинам. В Подмосковье в пределах главной доюрской ложбины среднеюрские отложения наряду с аллювием представлены озерными и болотными отложениями. Косослоистые пески чередуются здесь с алевритистыми глинами, содержащими прослои бурых углей. Формирование этих осадков, очевидно, предшествовало трансгрессии келловейского моря в Подмосковье.

Доюрская главная Московская ложбина, очевидно, была заложена в прогибе. Дальнейшее его погружение распространилось в западную часть Московской синеклизы. От Тулы до Калинина (Твери) в келловее простиралась обширная аллювиально-озерная равнина (см. рис. 1 в предыдущей части). Вдоль этой равнины и осуществилась трансгрессия келловейского моря в подмосковную впадину. Погружение московской котловины продолжалось до конца мезозоя. В келловее активизировалось погружение в зоне Восточно-Русского прогиба. Келловейское море вторглось в восточную часть осевой зоны Московской синеклизы, сохранявшей северо-восточное простирание. Навстречу ему пришли арктические воды, образовался меридиональный пролив, соединяющий Северный океан с южным морем Тетис. Это море широким проливом от Киева до Западной Двины соединилось с западно-европейским морем.

Специфика юрского седиментогенеза. Отложения юрских морей резко отличаются от отложений морей верхнего палеозоя. Галогенные осадки уступили место терригенным. Д. В. Наливкин (1962) объясняет это морскими течениями в проливе. Рядом с грубообломочными глауконито-фосфоритовыми породами встречаются отложения застойных вод — горючие сланцы. В полузаросших бухтах и заливах отлагались илы. В течение юры, от келловея до верхневолжского яруса, море постепенно сокращалось. В верхневолжское время оно сохранилось лишь в пределах Волжского прогиба, да узким проливом протягивалось от г. Рыбинска в Подмосковье.

Раннемеловые трансгрессии и распад единого прогиба. Трансгрессии раннемеловых морей повторяли путь позднеюрских. Морские воды заполняли в первую очередь Восточно-Русский, Подмосковный и Днепровско-Донецкий прогибы; в сторону этих морей происходил снос обломочного материала.

Таким образом, при преобладании меридиональных волн движений продолжалось формирование структурной поверхности в раннем мелу. Московская синеклиза перестала существовать как единый прогиб. Между Подмосковной и Верхнекамской впадинами уже в предмеловое время наметилось поднятие. Развитие Подмосковной впадины Московской синеклизы продолжалось в течение поздней юры и всего мела. Именно в этом западном участке Московской синеклизы в период трансгрессий наиболее долго сохранялись морские условия. Фактором, определяющим их существование, наряду с локальным погружением, было относительное поднятие осевой зоны северо-восточной части Московской синеклизы, определившее начало перестройки речной сети в центре Русской равнины. Перестройка носила длительный и неравномерный характер и закончилась лишь к началу четвертичного периода. В течение этого времени за счет присоединения рек бассейна Верхней Волги к Каспию резко сократилась водосборная площадь рек северной покатости.

Позднемеловой этап и оротектоника Северных Увалов. В позднем мелу, в связи с широтными поднятиями, произошло осушение зоны Северных Увалов. Был заложен бассейн Северной Двины и Мезени. Северные Увалы стали играть то подпруживающую, то водораздельную роль. Далеко не сразу приобрели они современное водораздельное значение. Возможно, что поднятие этой зоны началось еще под уровнем мезозойских морей. К. И. Геренчук (1960) предполагает, что Северные Увалы являются примером возрожденной оротектоники.

Восточнее Сухонского вала поверхность кристаллического фундамента повышена, образует как бы «порог», разделяющий Московскую синеклизу на две впадины: Подмосковную, с глубиной подошвы осадочной толщи 3000 м, и Северную, в которой поверхность фундамента опущена до 4000 м. Таким образом, в северной части синеклизы, Притиманском прогибе, кристаллическое ложе опущено по сравнению с Подмосковной ее частью более чем на 1000 м. Это и определяло северное направление стока из Московской синеклизы в доверхнемеловое время. Относительно высокое положение порога кристаллического ложа между двумя впадинами позволяет предположить, что в периоды широтных волн движений порог играл водораздельную роль и в более древние периоды.

Влияние альпийского тектогенеза. Поднятие Северных Увалов было, по-видимому, обусловлено общей перестройкой структурного плана Русской платформы, начавшейся в конце раннемеловой эпохи. В это время в связи с альпийским тектогенезом в Кавказской геосинклинальной зоне меридиональные волны движений сменились широтными. Позднемеловое море занимало Скифскую плиту и весь юг Русской платформы, распространяясь на север до Западной Двины, Верхней и Средней Волги. Береговая линия в первую половину позднемеловой эпохи (альб — турон) располагалась вдоль Западной Двины и в левобережье Волги до линии Калинин — Ярославль — Казань (Ронов, 1949). На юге море омывало северный склон Украинского кристаллического массива. Речная сеть последнего была направлена на север (Личков, 1936; Веклич, 1965).

В западной части северной половины платформы континентальные условия сохранялись севернее линии Клайпеда — Вильнюс — Минск — Смоленск. Древняя палеозойская суша дренировалась реками, входившими в бассейн Прибалтийской синеклизы. В центральной части Севера Русской платформы реки текли в северные моря, а также к югу в зону Волжского прогиба. Положение позднемелового водораздела неизвестно.

Существование в это время стока южного направления очевидно. Волжский прогиб, интенсивно прогибавшийся в течение раннемеловой эпохи, сохранил характер отрицательной структуры и в период широтных волн движений, проявившихся в течение позднего мела. Об этом свидетельствует то, что позднемеловое море раньше всего ингрессировало, а при сокращении дольше всего оставалось в Волжском прогибе. Фациальный состав отложений мела позволяет считать, что в Волжском прогибе отлагались наиболее глубоководные осадки (мел, опоки, мергель) как нижнего, так и верхнего мела.

Динамика регрессии позднемелового моря. В периоды сокращения меловых морей реки, дренировавшие юго-восточное крыло Московской синеклизы, естественно, должны были направляться в сторону наиболее прогнутого участка юга Русской платформы. Береговая линия позднемелового моря на севере Волжского залива располагалась на широте устья современной Камы. Устье северной реки, дренировавшей Московскую синеклизу, при дальнейшей регрессии моря должно было передвигаться на юг, вдоль понижения, сохранившегося от морского залива. Можно предположить, что в позднемеловое время Казанская седловина, как и в настоящее время, служила вместилищем реки, направлявшейся в морской залив Волжского прогиба.

Седловина представляет собой порог поверхности кристаллического ложа, разделяющий Мелекесскую впадину и Казанско-Вятский прогиб, имеющие уклоны в противоположные стороны. В периоды меридиональных волн движений Русской платформы порог скрывался под уровнем моря. В периоды широтных волн движений порог восстанавливал свое водораздельное значение. Так было, вероятно, в карбоне, в континентальный период позднего палеозоя и раннего мезозоя. В поздней юре и в раннемеловую эпоху, когда широкие морские проливы протягивались через восточную часть платформы с севера на юг, седловина утрачивала водораздельное значение.

Тектоническая инверсия и формирование современных морфоструктур. Мезозой — время активизации тектонических движений в области юго-восточного крыла Московской синеклизы. Перестройка его структурного плана способствовала формированию в позднемеловое время стока южного направления. Поднятия осевой зоны синеклизы в районе Северных Увалов вызвали инверсию рельефа соседних участков.

Обращенный характер Горьковско-Марийской низины, в пределах которой поверхность кристаллического фундамента падает на север от −800 м в центре Токмовского свода до −3000 м в осевой зоне синеклизы, вероятнее всего, обусловлен сбросом широтного протяжения в районе г. Балахны. Здесь резко возрастает крутизна падения поверхности пермских пород. Геоморфологические и геофизические данные позволяют сделать предположение о наличии также меридионального сброса вдоль Волги на участке между гг. Балахной и Юрьевцем и, далее, вдоль прямолинейных участков нижних течений Унжи и ее притока Неи. Формирование обращенной Горьковско-Марийской морфоструктуры, современная поверхность которой снижена по сравнению с Вятским Увалом и Приволжской возвышенностью более чем на 100 м, естественно считать одновременным с Северными Увалами.

Ветлужский прогиб и эрозионная уязвимость дислокаций. Движения, начавшиеся еще в поздней перми, в триасе привели к формированию в Горьковско-Марийской низине ряда локальных структур. К середине ветлужского (индского) века относится заложение Ветлужского прогиба (Игнатов и Туманов, 1956). О продолжающихся здесь в течение мезозоя резких движениях свидетельствует наличие глубоко прогнутой мезозойской Ковернинской мульды, мелкая складчатость татарской толщи в зоне Пучежских дислокаций, мезо-кайнозойский возраст конгломерато-глинистых отложений, являющихся продуктом сноса из зоны Воротиловского выступа фундамента (Ассонов, 1960; Блом, 1960a).

Тектонически неспокойные участки являются всегда наиболее уязвимым местом при эрозии. Это подтверждает приуроченность речных долин к сбросам на Камышинском правобережье Волги. Все это дает смелость утверждать, что именно здесь, на участке опущенного крыла синеклизы, и именно в позднем мезозое проложила Волга путь из Московской синеклизы в Прикаспийскую, приспособив свой путь к наиболее прогнутому и нарушенному разломами участку земной коры.

Раздел стока Волги и Камы и перехват уральских рек. В мезозое произошел раздел стока между Волгой и Камой. В позднем палеозое реки, дренирующие Средний Урал, текли в осевую зону Московской синеклизы. Нижней же Каме уже в верхней перми соответствовало русло, открытое к югу. В области Предуральского краевого прогиба сформировался меридиональный отрезок Средней Камы и, возможно, реки Чусовая и Белая и, следовательно, произошло усиление Камы за счет перехвата рек Урала.

Палеогеография юга платформы и Скифской плиты. В начале позднемеловой эпохи утратил свое барьерное значение вытянутый меридионально Полесский мост. Воды Днепровско-Донецкого прогиба слились с водами Балтийской синеклизы. В это огромное море впадали реки, текущие с юга, с Украинского и Азовского кристаллических массивов. Сток с этих массивов имел, вероятно, и южное направление в Бессарабско-Крымское позднемеловое море, которое сливалось на востоке с морем Предкавказья и Волжским.

На юге Русской равнины преобладала морская аккумуляция, денудационные процессы были резко снижены. В погружение были вовлечены зона герцинской складчатой области Предкавказья (Скифская плита) и ряд структур Русской платформы: Токмовский свод Волго-Камской и юго-западный склон Воронежской антеклиз. Северо-восточная половина Воронежской антеклизы острым клином, обращенным к г. Волгограду, глубоко вдавалась в верхнемеловое море. Как единая структура прекратил существование Рязано-Саратовский прогиб. Северная его часть оказалась поднятой относительно юго-восточного конца, втянутого в погружение Волжского прогиба.

Ландшафтно-структурный план конца мезозоя. Итак, к концу мезозоя вся северная половина Русской равнины, включая север Воронежской антеклизы и Татарский свод Волго-Камской антеклизы, была областью денудации. В южной половине, включая Скифскую плиту, сформировалась обширная морская аккумулятивная равнина с островными возвышенностями, соответствующими Украинскому кристаллическому массиву и открытому Донбассу.

Речная сеть восточной половины Русской платформы по направлению стока была весьма близка к современной. К этому времени уже существовали западный, северный и южный водоразделы. Оки, по-видимому, не было, поэтому южный водораздел был не Окско-Донским, а Волго-Донским. Сток от верховий современной Оки осуществлялся на юго-восток в Прикаспийскую синеклизу, повторяя направление доюрской ложбины стока. Воды, собиравшиеся с трех сторон в Московскую синеклизу, также стекали через Волжский прогиб в Прикаспийскую синеклизу.

Гидрогеологическое значение Прикаспийской синеклизы. Прикаспийская синеклиза в течение мезозоя стягивала к себе воды восточной и южной частей платформы. Этим объясняется огромная мощность в ее пределах мезозойских отложений. Через Прикаспийскую синеклизу осуществлялась связь Русской платформы с геосинклинальной зоной Кавказа. Отсюда трансгрессировали по прогибам платформы мезозойские моря. Трансгрессиям предшествовали структурные изменения в южном геосинклинальном обрамлении платформы.

От геосинклинальной зоны платформу ограждал на юго-западе Украинский кристаллический массив с непрерывным континентальным режимом. Его юго-восточное продолжение в виде Азовского выступа испытывает резкое погружение под скифское герцинское горное сооружение юго-восточнее Таганрогского залива Азовского моря (Дубинский, 1958). Этот сложенный докембрийскими породами Украинско-Азовский континент оказал огромное влияние на формирование основных речных магистралей веерообразно сходящихся на юго-востоке, преграждая путь на юг для рек, дренировавших Днепровско-Донецкий прогиб. Восточнее зоны погружения Азовского выступа кристаллического массива под мезо-кайнозойскими отложениями погребено Скифское, или Предкавказское, горное сооружение.

Строение Донбасса и глубинная тектоника Прикаспия. Донбасс считается северо-западным окончанием Скифской плиты. Вдоль северного края Донецкой складчатой зоны вытянут Преддонецкий позднепалеозойский прогиб, совпадающий к востоку от «открытого» Донбасса с разломом (Главным северным надвигом — по А. Я. Дубинскому), разграничивающим Русскую платформу и Скифскую (Предкавказскую) плиту. В пределах прогиба высота поверхности кристаллического фундамента падает с запада на восток от −5000 м в левобережье Северского Донца до −10 000 м в дельте Волги. Севернее дельты Волги в Прикаспийской синеклизе погружение фундамента достигает −15 000 м. Столь феноменальная глубина погружения синеклизы возникла, вероятно, на пересечении широтных и меридиональных структур — передовых герцинских прогибов Уральского и Предкавказского горных сооружений и Восточно-Русского прогиба.

В узкой погруженной зоне на границе Русской и Скифской плит мощность песчаников и аргиллитов триаса достигает свыше 700 м (Сократов и др., 1970). Очевидно, в пермо-триасе в эту Донецко-Прикаспийскую зону погружения сносились продукты разрушения Скифского горного сооружения. Континентальные и морские фации составляют здесь нижнюю часть осадочного чехла молодой Скифской плиты (Сафронов, 1972).

Дифференцированность движений Скифской плиты. Погружение герцинского горного сооружения Предкавказья под уровень мезозойских морей носило неравномерный характер. Об этом свидетельствует наличие как морских, так и континентальных, а также вулканогенных отложений триаса, залегающих в грабенообразных и эрозионных впадинах. В пермо-триасовых отложениях отмечены складки субширотной ориентировки. Очевидно, уже к этому времени складчатый фундамент Скифской плиты был разбит разломами широтной и северо-западной ориентировки на отдельные блоки, что и обусловило дифференцированность движений ее в течение мезозоя.

По-разному развивались в мезозое восточная и западная части Скифской плиты. Мощность триаса на западе достигает 500–1200 м, а в Восточном Манычском прогибе — до 1700 м. Отложения ранней и средней юры в Терско-Каспийском прогибе имеют мощность до 2500 м, в то время как в Азово-Кубанском прогибе — всего 200 м. В Западном Предкавказье под влиянием предкелловейской фазы складчатости Большого Кавказа нижне-среднеюрские отложения дислоцированы. В зоне Кисловодского выступа они отсутствуют. Развитая суша, разделяющая западный и восточный бассейны, характеризуется мощной корой выветривания.

В разрезе платформенной осадочной толщи Кисловодского выступа и Ставропольского свода отсутствуют также верхнеюрские и нижнемеловые слои, а верхнемеловые отличаются неполнотой разреза. Лишь к самому концу мезозоя море, проникнув в глубь центральных и западных частей Русской платформы, полностью закрыло Скифскую плиту.

Кайнозойская история и гидрографический парадокс. В палеогене структурный план Скифской плиты унаследовал черты верхнемеловой поверхности. Лишь в неогене произошло осушение отдельных участков Предкавказья. Начало осушения было предопределено дифференциацией движений в олигоцене. Продолжавшаяся в миоцене инверсия наметила рисунок современного структурного плана.

Вследствие активизации глубинных разломов, преимущественно широтного и северо-западного направления, активизировались движения блоков доюрского основания. Наряду с движениями вдоль основных широтных и северо-западных линий разломов структурный план формировался под влиянием движений меридионального направления. Меридиональная зональность структурной поверхности характерна для рубежа мела и палеогена.

Сжный путь перехода Предкавказья на платформенные условия и большая интенсивность прогибания его восточной половины определили характер гидрографической сети и основное направление стока Русской платформы в мезозое. Очевидно, Восточно-Русский прогиб развивался сопряженно с геосинклинальной зоной Предкавказья. С этим связаны особенности глубинной структуры Прикаспийской синеклизы, сближающие ее, по мнению Н. С. Шатского (1948), Г. В. Вахрушева и А. П. Рождественского (1953), с геосинклинальной зоной. Можно предположить, что переход к платформенному режиму Прикаспийской синеклизы относится к постгерцинскому циклу тектогенеза.

Очевидно, в предкелловейское погружение вместе с восточной половиной Предкавказской складчатой зоны была втянута и Прикаспийская синеклиза. Это и определило юго-восточное направление стока на юге платформы и южное направление в восточной ее половине. С этим погружением связано более интенсивное прогибание в мезозое Волжского прогиба.

Вывод и формулировка гидрографического парадокса. Таким образом, наметившееся еще в рифее «стягивание» стока с Русской платформы в юго-восточном направлении усилилось в связи с тектоническими движениями восточной части Предкавказья в мезозое. Связанное с этими движениями усиление погружения Прикаспийской синеклизы и Волжского прогиба и определило основной парадокс стока Русской равнины: Волга, дренирующая треть площади платформы и значительную часть Урала, несет свои воды в изолированный от океана морской бассейн.

Сведения об авторах и источниках:

Автор: Г. В. Обедиентова

Источник: Формирование речных систем Русской равнины

Публикации будут полезны широкому кругу геологов, изучающих четвертичную геологию, геоморфологов, гидрогеологов, а также всем специалистам, интересующимся историей рек и геолого-геоморфологическим развитием Русской равнины.